不同制动速度对碳纤维增强酚醛树脂基摩擦材料摩擦性能的影响

为了研究不同制动速度对碳纤维增强树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响,通过制备短切纤维(DQ)、平纹布铺层(TB)和2.5D深交联机织物(SJ)三种碳纤维预制体结构增强酚醛树脂基摩擦材料,测试了三种摩擦材料在不同制动速度下的摩擦系数、磨损率及制动时间,并结合微观表面形貌和磨屑形貌讨论了摩擦材料的摩擦磨损机理。结果表明:在相同的制动速度下,材料的摩擦系数基本表现为SJTBDQ,深交联织物增强摩擦材料磨损量最低、制动时间最短。平纹布铺层和2.5D织物增强摩擦材料的摩擦系数受制动速度的变化影响较小,并稳定在0.35～0.45。随着制动速度的增加,短切纤维增强摩擦材料表面难以形成连续的摩擦膜,主要发生磨粒磨损;平纹布铺层和2.5D织物增强摩擦材料摩擦表面存在较完整的摩擦膜,磨损形式以粘着磨损为主。     

碳纤维/铜纤维混编酚醛树脂基摩擦材料的制备及其弯曲性能

以碳纤维和铜纤维为原料制备了三维四层深交联机织物,并将酚醛树脂和其他填料组成树脂体系,然后将二者进行复合成型,制成三维深交联摩擦材料。通过改变织物纬向的铜纤维含量及位置获得四种深交联机织摩擦材料,探究不同位置和含量的铜纤维对摩擦材料纬向弯曲性能的影响。结果表明:摩擦材料的弯曲性能随着铜纤维含量的增加而减小;当铜纤维处在摩擦材料预制体中间层时,会降低复合材料的弯曲性能。材料的破坏模式具体表现为树脂基体的碎裂,以及纤维的抽拔及断裂。     

分层接结三维机织预制体增强酚醛树脂基材料的摩擦性能

为克服短切纤维和二维碳布增强预制体结构强度低的缺点,分别设计并制备了浅交弯联和深交联2种分层接结三维机织碳纤维预制体增强酚醛树脂基复合材料,并以相同复合工艺制备了短切碳纤维增强酚醛树脂基复合材料。测试碳纤维/酚醛树脂复合材料的摩擦性能,并通过观察３ 种复合材料的磨损表面和磨屑的微观形貌,探讨了其摩擦机制。结果表明：短切纤维复合材料的摩擦因数和磨损率最高,深交联的摩擦因数和磨损率最低,浅交弯联的居中。分层接结三维机织结构预制体具有优良的力学性能和整体性,会使复合材料在摩擦过程中减少磨屑与磨损,保持稳定的摩擦因数,从而使复合材料具有良好的摩擦性能。     

铜纤维含量对碳纤维/铜纤维混编增强酚醛树脂基复合材料制备及摩擦性能的影响

以碳纤维和铜纤维为原料制备了三维四层深交联机织物,将酚醛树脂和其他填料组成树脂体系,并与深交联机织物复合成型,制成碳纤维/铜纤维混编增强酚醛树脂基复合材料。通过测定预制件孔径和复合材料的密度、孔隙率,研究了不同铜纤维含量对树脂基复合材料制备的影响,并对样品进行了测试。研究结果表明:在一定范围内,随着铜纤维含量的增加,预制体与基体复合较好,摩擦表面较为平整。随着铜纤维含量增加,复合材料的摩擦系数及磨损量随之增加。磨损形式主要以磨粒磨损为主。在纬纱中铜纤维单丝根数为5根条件下,制得的复合材料的孔隙率为2.4%,平均孔径为80.8676μm,摩擦系数为0.2355。     

单丝定向铺放机针刺伤对复合材料力学性能的影响

为研究单丝定向铺放机针刺伤对复合材料板材力学性能的影响,本文以碳纤维和环氧树脂为增强材料和基体树脂,根据实际生产中出现的机针刺伤从低到高逐渐变化,设计制备了五种不同机针刺伤等级的预制体,并利用真空辅助模塑成型工艺(VARI)制备复合材料板材。通过测试材料截面C扫图,以及拉伸和压缩性能,结合断裂截面SEM图,分析机针刺伤对复合材料板材力学性能的影响机理。结果表明:当针距为10 mm单次缝合时,刺伤程度最小,材料拉伸断裂时纤维抽拔较多,材料拉伸强度和压缩强度最低。当针距由10 mm减小至8 mm时,缝合针数增加,刺伤程度增加,拉伸断裂时纤维抽拔减少,拉伸强度提升约30%,拉伸模量提升10%;压缩断裂截面基体破损减少,压缩强度提升了20%,压缩模量提升25%;当针距减小至4 mm时,复合材料的拉伸性能和压缩性能变化很小;当针距不变,缝合次数增加1倍时,复合材料的拉伸强度及拉伸模量变化均低于5%,压缩强度基本不变,压缩模量下降5.7%。在保证材料尺寸稳定及机针刺伤对预制体力学性能的前提下,选择8 mm针距有助于提高生产效率。     

不同编织形式经编织物树脂渗透性及力学性能的研究

分析了衬纱角度不同和织物中添加玻璃纤维网格布的两种不同编织形式,对树脂在单轴向经编织物中流动速度的影响因素,同时对单轴向经编织物层压板的力学性能进行研究。利用真空辅助成型技术工艺(VARI),对单轴向经编织物进行树脂流动速度测试,通过树脂渗透的时间-距离曲线,来表征树脂在织物中流动的速度,从而分析影响树脂渗透性的因素;并选取其中三种单轴向经编织物的层压板测试拉伸和压缩性能,来分析编织形式对力学性能的影响。结果表明:衬纱角度不同和是否在织物中添加玻璃纤维网格布对树脂流动速度有明显的影响,衬纱角度为90°经编织物的树脂流动速度大于衬纱角度为±45°的经编织物,添加玻璃纤维网格布有利于树脂在单轴向经编织物中流动;衬纱角度为90°的单轴向经编织物拉伸性能最好,衬纱角度±45°的单轴向经编织物压缩性能最好;添加网格布对单轴向经编织物拉伸性能没有影响,不添加网格布的单轴向经编织物的压缩性能较好。     

HF30F-24K碳纤维经编织物性能分析

对国产HF30F-24K碳纤维的力学性能、表截面形貌、单向和0°/90°经编织物性能及其复合材料性能进行了测试分析，结果表明：HF30F-24K碳纤维拉伸强度达到5000MPa以上，拉伸模量超过250GPa,且拉伸强度、拉伸模量和断裂伸长率的离散系数即C_v值全部低于5%,该产品具有较好的力学性能和稳定性，并具有典型的湿法纺丝工艺特点；HF30F-24K碳纤维单向织物经向断裂强力达到了3800N/25mm以上，0°/90°经编织物经向断裂强力超过了2800N/25mm,纬向断裂强力大于2600N/25mm; HF30F-24K碳纤维单向和0°/90°经编织物复合材料层间剪切强度分别为125.8MPa和77.2MPa,体现了湿法纺丝工艺碳纤维的界面结合优势，HF30F-24K碳纤维的单向和0°/90°经编织物预浸料复合材料也因此表现出较好的拉伸、压缩、弯曲性能。